手术示教系统技术方案

第一章　项目理解与需求分析

住院医师规范化培训与继续医学教育常态化后，手术示教成为教学医院的日常工作；而多数手术室已经投用、排期饱满，没有停台改造的条件。方案以此为前提，把采集、编码、示教与录制集中到一台边缘终端上，不新增箱体、不改动装饰面，也不改变既有设备的临床使用方式。

需求分析以招标文件、现场勘察与行业标准 T/CAME 24—2020 为依据，使用者分为手术医师与护理人员、教学与培训部门、医务与质控、信息科四类。业务范围界定为术中影像的采集与编码、手术示教与远程协同、患者与手术信息的获取与呈现，以及录制、归档、检索与回放；手术导航、语音控制与沉浸环境不在范围内。

第二章　总体技术方案

采用“软件平台 ＋ 边缘硬件终端”的一体化设计：软件层由平台服务端与四类客户端组成，硬件层以手术示教终端为手术室内采集、编码、发布与录制的核心，直接接收各影像源的输出。

• 免改造部署：手术间内不新增箱体与集中配电，不开墙、不动桥架
• 不干扰临床：影像设备一律经辅助输出接入，主显示链路不动
• 院内闭环：影像数据在院内处理与存储，对外访问经安全边界受控
• 平台共用：手术室端按间复制，平台服务端全院共用、不按点位线性复制

第三章　系统总体架构设计

平台服务端由四个职责互不交叉的组件构成：控制中枢负责认证鉴权、房间与设备准入、示教编排与业务上下文，不接触媒体文件；录存中心负责录像上传、索引、回放、导出与清理；媒体网关负责多源接入、网络摄像机与云台控制；数据中间件负责院内排班与手麻数据的协议适配，不接入院内数据的项目不部署。

手术室内信号架构采用双路接入：不具备网络编码能力的设备经辅助输出接入终端 HDMI 输入，由终端编码；全景与术野摄像机以网络视频流接入，不占用 HDMI 输入与编码资源。房间与发布权限遵循“创建者发布权限”规则：手术室端掌握开启与结束示教，接收端具备观看、布局切换、云台控制与标绘协同权限。

第四章　手术示教硬件方案

• STV-TX100 手术示教终端：1.5U 薄型箱体，420×300×66.7 毫米；4 路 HDMI 与 4 路网络视频流输入，合计 8 路；HDMI 输出驱动触控显示器；后面板随机 5 口千兆交换机，其中 4 口 PoE；硬件平台为 8 核 64 位 ARM 架构，集成图形处理单元与神经网络处理单元
• 固定式：终端置于腔镜塔设备托盘，STV-D24 24 寸触控显示器置于同一塔架；全景摄像机吊装，术野摄像机装于术野吊臂
• 移动式：MVBS-HDVX 移动示教直播车，STV-CT100 车体（含术野延伸臂）随车集成终端、显示器、摄像机、USB 全向麦克风与交换机
• 一体机：STV-T24 主机与 24 寸触控屏合一，吊臂悬挂、嵌入式壁挂、明装式壁挂三种安装方式
• 拾音：USB 全向麦克风或无线头戴耳麦，直接接入终端 USB 口，不另配调音台与功放

第五章　示教接收端方案

平台在同一套媒体流基础上提供三种接收形态，账号、权限与录像可见范围一致，可在同一项目中并存。

• STV-RX100 专用硬件端：固定示教室，HDMI 输出接大屏，接示教室摄像机与扩声，支持本地录制与屏幕共享
• 网页示教端：桌面浏览器访问，不新增硬件，适合办公区、会议室与远程专家
• 会议平板 ＋ Android 客户端：利用平板自带屏幕、摄像头与扬声器，目标机型实机验证后实施
• 手机与个人平板不列入接收端范围

第六章　平台服务端与中心机房

中心机房配置视频服务器、存储硬盘与《首视MVBS高清手术示教应用软件》。平台服务端以容器方式整体交付，离线安装包在院内服务器部署，安装过程不需要连接互联网；支持单机部署，或分为控制节点与录像节点。

• 存储容量 ＝ 并发录制路数 × 单路码率 × 每日录制时长 × 保存天数 × 冗余系数（不低于 1.2）
• 保存期限按法规、病历管理制度及建设单位要求配置；系统不设自动保留期清理，人工清理的责任人与周期在运行管理办法中明确
• 软件采用离线授权，与服务器硬件序列号绑定
• 手术间增加时，手术室端同构复制，按并发路数重新核算带宽与存储

第七章　客户端软件方案

• 手术室端：Windows 桌面客户端，运行于手术示教终端，设手术总览、手术示教、录像回放三个功能页；示教或录像进行中启用运行锁，避免术中误操作
• 示教室端：与手术室端同一代码基线，设会议总览、手术示教、录像回放，面向教学会议记录
• 网页示教端：桌面浏览器访问，提供示教大厅、示教观摩与互动、录像资源检索与回放
• 管理后台：房间与客户端准入、手术数据绑定、用户角色科室与权限、三类操作审计、运行状态与软件授权
• Android 客户端：面向会议平板，示教观摩、布局切换、标绘、标记与云台控制

第八章　核心功能详解

• 影像接入与发布通道选择：多路影像统一呈现为通道列表，选择一路或多路组合发布，单画面、画中画、二分屏、四分屏切换
• 实时示教与远程协同：双向语音，授权观摩者可远程控制手术室摄像机云台
• 画面标绘与结构化手术标记：五种标绘工具，标绘绑定视频源；按术式与科室匹配的标记模板，打点时自动截取各路画面
• 录像的产生、分段与归档：逐路独立录制、自动分段，归档逐段校验；中断录像可修复
• 回放与导出：故事板时间轴，0.25 至 8 倍速，标记跳转，选段导出与截图
• 录像资产治理：人工分配归属科室，回收站可恢复、可永久删除

第九章　关键技术特点

• 控制面与媒体面解耦：录像容量增长只扩录存中心，业务并发增长只扩控制中枢
• 双路接入：编码通道与网络视频流并行，摄像机安装位置不受终端摆放位置限制
• 免改造的工程形态：分体、一体机与推车三种形态软件能力与接口配置一致
• 故事板时间轴与结构化标记：录像可按手术阶段组织成教学案例
• 归档完整性校验链：未通过校验的录像不允许导出与上传
• 三种接收形态：专用硬件端只配在教学主阵地，其余点位用网页端或利旧会议平板

第十章　系统安全设计

• 院内闭环、统一加密入口、最小开放端口、职责分离、全程留痕五条原则
• 服务器证书在安装时现场签发，不依赖互联网；录像回放与导出地址带有效期与签名
• 客户端以房间编号加唯一标识认证，由管理员确认绑定后方可接入
• 内置系统管理员、安全管理员、安全审计员三个职责分离角色；用户、录像、设备三类操作审计
• 按网络安全等级保护制度设计，并配合定级备案与测评，最终等级以定级结果为准

第十一章　实施部署与工程实施

实施分平台侧与现场侧两条线：平台侧全院一次完成，现场侧按间同构复制。阶段划分为需求确认与现场勘察、深化设计、平台侧部署、现场安装、联调与试运行、培训与验收。

• 移动式无现场安装作业，优先投用；涉及吊顶与装饰面作业的手术间集中安排在停台窗口
• 工程界面划分与关键交接时点以表格形式与建设单位、总包逐项确认
• 网络带宽按公式测算：单间上行带宽 ＝ 并发发布路数 × 单路码率 × 冗余系数（不低于 1.3）
• 《手术示教系统布线与安装施工资料》单独成册，含 TS-01 至 TS-07 七张通用节点图

第十二章　供电、接地与防雷

• 手术室内不设专用配电箱，固定式采用交流 220V 供电，就近取自腔镜塔或手术间插座并带漏电保护；移动式点位插座不小于 500W
• 全景与术野摄像机采用 PoE 供电，安装处不预留 220V 电源
• 术野吊臂法兰、摄像机底座、一体机吊臂或壁挂金属件接入等电位联结，完成导通测试
• 防雷与浪涌保护纳入建筑物整体防雷体系

第十三章　与院内业务系统对接

系统可独立运行，未对接时在手术室端维护本地排班。当前对接聚焦手术排班与麻醉信息两类数据，由数据中间件承担，系统不直接连接院内数据库。

平台预留第三方业务系统接口能力，具体对接范围、接口协议、数据字段、鉴权方式与双向数据流程，需在深化阶段取得对方系统清单、接口规范及原厂配合条件后确定，并纳入接口确认单。影像归档、电子病历、检验系统及上级平台的对接单独立项。

第十四章　检测与验收

验收分隐蔽工程、设备到货、安装、单机功能、系统联调与试运行六个阶段。主要测试项包括手术总览与台次、影像源接入、发布通道与画面布局、录制分段与归档、上传与服务端归档、选段导出、中断录像修复、事件标注、画面批注、示教直播、双向交流、摄像机控制、权限控制、客户端准入、软件授权与操作审计。涉及性能指标的判定值以双方确认的测试条件与测试方法为准。

第十五章　项目管理、培训与售后服务

• 项目组设项目负责人、技术负责人、工程实施负责人、软件实施人员与服务人员
• 分角色培训：手术室护士与术者、示教室使用人员、信息科与设备科、教学管理人员
• 服务方式为电话与远程支持、现场服务、定期巡检结合；服务响应时限、巡检频次与质保期限按招标文件要求与合同约定确定

第十六章　公司简介与实施保障能力

上海首视信息科技有限公司成立于 2012 年，总部位于上海市闵行区，长期专注于手术室音视频与手术示教协作系统建设，累计服务 300 余家医院与医学院校，覆盖全国 29 个省级行政区。公司已通过质量、环境和职业健康安全管理体系认证，认证范围以证书载明内容为准。

附录

• 附录 A　设备配置清单：固定式、移动式、示教接收端、示教室音视频（按需搭配）、中心机房五个分部
• 附录 B　主要设备技术参数
• 附录 C　平台服务能力一览
• 附录 D　术语表
• 附录 E　参考执行的标准与规范
• 附录 F　配套文档与图纸目录
• 附录 G　须按项目填写或核定的内容

常见问题

手术示教需要布线吗？

固定式需要少量布线，集中在摄像机与术野吊臂两处：全景摄像机与术野摄像机各一根六类网线，经顶板内穿管（术野摄像机经吊臂内置线槽）至手术间网口，吊臂处须在吊顶封板前完成预埋支架与法兰安装，作业安排在停台窗口内。腔镜塔一侧只需预留终端摆放位置、交流 220V 供电（就近取自腔镜塔或手术间 220V 插座）与一个网络点位，影像源与终端、终端与触控显示器之间用 HDMI 跳线经腔镜塔既有线槽连接，不另穿管。移动式在手术间内不布线，摄像机与终端都在推车上，只使用一个 220V 插座与一个接入示教网段的有线网口。两种方式在手术间内都不新增设备箱体与集中配电。

院内示教是否依赖公网？

不依赖。院内实时示教、互动与云台控制由部署在中心机房的平台服务端承载，媒体数据不出院；需要院外专家参与时，经安全边界设备走第三方通用实时音视频服务平台受控接入。

存储容量怎么确定？

按公式测算：所需容量 ＝ 并发录制路数 × 单路码率 × 每日录制时长 × 保存天数 × 冗余系数，冗余系数不低于 1.2；各项取值由建设单位确认后代入，保存期限按法规、病历管理制度及建设单位要求配置。

腔镜画面怎么接入示教系统？

腔镜主机的辅助视频输出以 HDMI 线缆接入 STV-TX100 手术示教终端的 HDMI 输入口，由终端采集编码，腔镜主机原有的显示连接不变。终端提供 4 路 HDMI 输入与 4 路网络视频流输入，合计可同时接入 8 路影像：显微镜、超声、影像工作站等同样走 HDMI 输入，全景与术野摄像机以网络视频流接入，不占用 HDMI 输入与编码通道。只有 SDI 等非 HDMI 输出的设备，需经 SDI 转 HDMI 视频信号转换器接入，转换器带 SDI 环出，原设备显示器照常显示；各影像设备的输出接口与信号格式在深化阶段逐台核实。

手术示教系统需要服务器吗？

需要，录像与示教的分工是“终端本地录像＋平台服务器归档”。手术室端在终端本机按台次逐路录制并自动分段，网络异常时录制不中断，恢复后续传；中心机房配视频服务器、存储硬盘与手术示教管理平台软件，承担示教分发、账号权限与操作审计，接收终端上传的录像并校验归档，提供检索、回放与选段导出。服务器存储按“并发录制路数 × 单路码率 × 每日录制时长 × 保存天数 × 冗余系数”测算，保存期限按法规及医院制度配置。

详细版技术方案包含哪些内容？

详细版按十六章加附录组织，含设备配置清单与主要设备技术参数、存储与带宽测算表、工程界面划分与关键交接时点、布线与穿管、验收测试项，以及配套施工图集目录。请说明项目情况后索取。